植物糖蛋白的提取及其生物活性研究进展

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植物糖蛋白的提取及其生物活性研究进展张淑媛，吴蕾’，庞广昌，任云霞（天津市食品生物技术重点实验室。天津商业大学生物技术与食品科学学院，天津３００１３４）

摘要：总结近年来植物糖蛋白提取和纯化的工艺技术的研究和开发情况。综述不同植物来源的糖蛋白的生物活性及生理功能．以期对今后植物糖蛋白的开发和研究有一定启示。关键词：糖蛋白；植物；提取；生物活性

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糖蛋白是以蛋白质为主，其一定部位以共价键方式与糖分子链相连所构成的分子。１９０８年美国生物化学家协会的蛋白质命名委员会首次将糖蛋白定义为：由蛋白质分子和除核酸外的包含有碳水化合物基团的物质共同组成的一类复合物ｆｌ－３１。纯粹单一的蛋白质是不存在的，几乎生物体内所有的蛋白都是糖蛋白。由于糖蛋白的生物学功能众多，以多糖结构、功能为核心的糖工程被认为是继蛋白质工程、基因工程后生物化学和分子生物学领域中又一个巨大的科学问题，吸引着众多学科，包括化学、生物学、生物化学、免疫学、细胞生物学、医药学以及食品科学的Ｔ作者从事这一领域的研究。本文主要就糖蛋白的提取纯化的关键技术及基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ：３０８７１９５１）；天津市高校科技发展计划项目（重点ＺＤ２００７１６）作者简介：张淑媛（１９８卜），女（汉），在读硕士，研究方向：生物活性物质分离与纯化。·通讯作者：吴蕾（１９６８一），女（汉）。剐教授，博＿Ｉ：。研究方向：生物活性物质分离与纯化。◆＿·●。●·◆．＇●·●巾●”◆＿·◆．．●‘◆‘●‘．◆‘●Ｈ·◆１ｂｉｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓｏｌｉｄ８１１ｒｆ嬲ａｎｄｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓｒｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｂｉｏａｄｈｅｓｉｏｎｏｆＬ／ｓｔｅｒ／ａｆｎｏｎｏｃ”ｏｌ葶ｅｎ∞ＬＯ２８Ｌ玎．．『ｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ．２００１．９１：８２２－８３２【３２１ＶａｎＨａｅｓｅｎｄｏｎｃｋＩＰＨ，ＶａｎｚｅｖｅｒｅｎＥＣＡ．Ｒｈａｍｎｏｌｉｐｉｄｓｉｎｂａｋｅｒｙ其生物活性作一简要论述，旨在为开发糖蛋白类保健食品及药品提供一些理论参考。

１植物糖蛋白的提取纯化糖蛋白存在于自然界所有动植物和微生物的生命形式中，但由于植物来源的糖蛋白所具有的来源丰富，易获得，成本低等特点，所以人们研究植物来源的糖蛋白比较多，也比较清楚。存在于植物中的糖蛋白对人体具有极大的利用价值，许多中草药如天门冬、枸杞、白头翁、黄附子等；许多营养价值较高的菌体和藻类如云芝、香菇、金针菇和螺旋藻等；另外还有一些大宗作物如大豆、甘薯、苦瓜、芦荟等；所含糖蛋白均具有显著的药用功效和保健功能，如增强免疫、降血糖、抗氧化、抗疲劳、抗辐射等。生物体内含有很多种不同的蛋白质，其中绝大多数蛋白质是与其他大分子或各种小分子一起处于混合体系当中。因此，要研究糖蛋白，第一项工作就是从复杂的大分子体系中分离出这种糖蛋白。由于糖蛋白是

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收稿日期：２００９－０９—２８万方数据专题论述食品研究与开发２０１０年４月第３１卷第４期

以蛋白质为主，只是某些部位连接一些短的糖基，所以可用提取纯化蛋白质的方法来提取糖蛋白。蛋白质的种类很多．性质上的差异也很大，又处于不同的体系中，因此，不可能有一个同定的程序适用于各类蛋白质的提取分离工作。但多数分离工作中的基本手段、关键部分是相同的。１．１材料的选择和预处理当研究某一具体的植物糖蛋白时，由于不同地区、不同的品种之间在外形，口感，糖蛋白的含量，及其他各种营养成分的含量上都存在一定的差异，所以不能仅仅从糖蛋白的含量上决定选择哪个品种作为研究的对象，还要考虑其他成分对糖蛋白提取的难易程度的影响等方面，最终选择某个具体的品种作为研究对象。如从茶树叶中提取总蛋白时，由于茶树叶富含大量的多酚类物质，多酚存在严重影响茶树叶总蛋白的提取１４］，所以在选择材料时可以选择一些含多酚类少的品种来提取糖蛋白。选择了研究对象后，要对植物的组织或种子进行一些预处理。如植物的种子需要除壳，粉碎过筛等．组织需要进行匀浆处理等；再如上例从茶树叶中提取糖蛋白时可以制备茶树叶丙酮粉【４ｌ来减少多酚类物质对提取糖蛋白的干扰。１．２破碎细胞及提取分离提取某一生物大分子。首先要求生物大分子从原来的组织或细胞中以溶解的状态释放出来，并保持原来的天然状态，不丢生物活性。因此应选择适当的方法将组织和细胞破碎。植物组织和细胞由于具有纤维素、半纤维素和果胶等物质组成的细胞壁，一般常用与石英砂和适当的提取液一起研磨的方法破碎或用纤维素酶处理。组织细胞破碎过程中，大量的胞内酶及细胞内含物被释放出来，必须立即将其置于一定条件下和溶剂中，让制备物充分溶解，并尽可能保持原来的天然状态，避免因长久放置造成制备物的分解破坏，这就是提取。大多数蛋白质均能溶于水、稀盐、稀碱或稀酸溶液中，且糖蛋白中糖链具有高度亲水性，故糖蛋白的提取一般以水溶液提取为主。水的温度可根据糖蛋白的热稳定性而定，既保证最大限度地溶出糖蛋白，又不使糖蛋白失去生物活性。１．３分离纯化从细胞中提取得到的生物大分子往往是不纯净的，含有大量杂质，必须进一步分离纯化。这一阶段可分为粗分级分离和细分级分离两步进行。粗分级分离是将粗蛋白中的非糖蛋白组分除去，一般采用的脱蛋白方法为ｓｅｖａｇ法和硫酸铵分级法。此步主要是为了１７５＝＝－去除大量的游离蛋白和多糖，多糖不仅影响糖蛋白的ＳＤＳ电泳睁ｌｉ丕干扰糖蛋白的纯化、鉴定。一般蛋白质样品经粗分级后，体积较小，杂质大部分被除去。细分级分离就是进一步将蛋白质混合物中的目的单一组分分离出来，通常使用高分辨率的膜分离，纤维素离子交换柱层析法、凝胶柱层析法和亲和层析法。另外，因为只有活性的蛋白质才是我们需要的，在上述分离提取过程中，由于搅拌、升温、ｐＨ变化等使得维持蛋白质高级结构的氢键，疏水相互作用等弱的作用力不能再保持蛋白质的稳定构象，从而失去活性。失去活性的蛋白质就是杂质，不仅无用，有时还有毒。所以在上述分离提取步骤中有时有必要采取一些保护蛋白质活性的措施。如添加蛋白质稳定剂糖类，聚乙二醇等；或优化操作条件，如避光，温和的ｐＨ条件，低温等。

２不同植物来源的糖蛋白的生物活性２．１白芸豆中仪一淀粉酶抑制剂糖蛋白的组成结构及生物活性仅一淀粉酶抑制剂（仪一ａｍｙｔａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒ，简称仅一ＡＩ）是一种纯天然生物活性物质嘲。可以抑制糖苷水解酶。ＢＯ—ｃｉｎｎｍ等通过试验证实仅一ＡＩ并不是一种蛋白分解酶，它是通过与仅一淀粉酶形成可溶性的复合体，从而改变它的构象使酶失活，失去对淀粉的分解能力。杨明琰【８Ｉ等从白芸豆经过水浸提得到的ｄ一淀粉酶抑制剂，其经过常规颜色反应证实。白芸豆中ｄ一淀粉酶抑制剂糖蛋白是一种不含淀粉类多糖，不含单糖、糖醛酸及多酚类物质的中性糖类复合物。就像蛋白质一样，糖蛋白的的生物活性也由其特殊的高级结构决定。由于糖蛋白其一定部位与糖链以共价键连接，所以糖链对糖蛋白的高级结构也有一定影响。杨明琰［Ｓｌ等通过高碘酸氧化处理证实氧化可使得ａ一淀粉酶抑制剂的活性完全丧失，说明完整的糖链稳定性对其生物活性很重要；继而又通过糖基化的试验证实单独的糖链和蛋白链都没有生物活性，由此说明只有两者结合在一起才有生物活性。杨明琰ＩＳｌ等又通过动物试验进一步证实ＯＬ一淀粉酶抑制剂能够抑制ｄ一淀粉酶的活性，阻止机体对碳水化合物的水解消化，减少糖分摄取，仅对有高血糖的大鼠有一定的降低血糖作用，并可以降低其餐后血糖峰值提高其淀粉耐受量。另外ＯＬ一淀粉酶抑制剂通过抑制相应的淀粉酶，延缓食物中碳水化合物的水解，大量未吸收的碳水化合物到达远端小肠被消化，这一过程使胃排空时间延长，人体产生饱足感，食欲下降，进食量减少；同时ａ一淀粉酶抑制剂能够

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控制葡萄糖的吸收量，使机体内的血糖值稳定在正常水平或接近正常水平范同内，从而使胰岛素分泌减少，脂肪合成降低。体重减轻，并可以使一部分脂类转化成糖以供机体生理需要１９１。２．２大豆糖蛋白的组成结构及免疫活性大豆糖蛋白经圆二色谱分析证实其是仅一螺旋结构，经Ｂ消除前后的差示扫描量热法证实大豆糖蛋白的寡糖链对大豆糖蛋白的抗热变性功能无显著影响影响Ｉｌｏｌ。詹玲【１０１等通过大豆糖蛋白对小鼠免疫器官的影响的试验证实其对小鼠的免疫器官没有显著的影响。继而通过小鼠的碳粒廓清实验证实其能显著地提高小鼠的中性粒细胞和巨噬细胞的吞噬能力，即提高了小鼠的非特异性免疫功能活性。而经过大豆糖蛋白对小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能的影响试验证实只有高剂量的大豆糖蛋白才能提高小鼠的特异性免疫。２．３甘薯糖蛋白的组成结构及生物活性提纯后的甘薯糖蛋白为白色粉末，易溶于水，不溶于乙醇、丙酮、正丁醇等有机溶剂。钱建亚［１１１等经过Ａｍｅｓ实验证实甘薯糖蛋白有明显的抑制叠氮钠致回复突变的能力，且抗突变作用随剂量的增大而加强。其又通过体外抗肿瘤试验证实甘薯糖蛋白能明显抑制肿瘤细胞的增殖，而对正常的细胞并没有影响。２．４山药糖蛋白的生物活性舒媛１１２１等通过对未除蛋白质、Ｓｅｖａｇ法、蛋白酶法去除蛋白质后的３种山药粗多糖。继而测定其还原能力、清除过氧化氢能力、超氧阴离子自由基能力、羟自由基能力，均证实了３种山药粗多糖均具有抗氧化效果，但经Ｓｅｖａｇ法得到的粗多糖的能力最强。而该粗多糖是多糖结合蛋白即糖蛋白。而Ｈ２０：是氧化过程的中间产物，具有较活泼的化学性质。极易形成自由基；０２一·是所有氧自由基中的第一个自由基，可以经过一系列反应生成其他氧自由基，与许多疾病有密切的联系；羟自由基的化学性质极为活泼，也是毒性最大的自由基，可以与多种有机物或无机物反应，当人体到达一定年龄的时候，机体清除氧自由基的能力会下降，过多的氧自由基就会作用于蛋白质、细胞膜、核酸，导致相应疾病的产生陋１４１，而０２。·形成最早，·ＯＨ危害最大，一旦清除０２－·、·ＯＨ，可从根本上防御其他活性氧自由基的形成。而肿瘤，冠心病，衰老等大多都是因为自由基未能及时清理引起的。从而可以说明山药糖蛋白有延缓衰老，抗肿瘤等作用。综上。多种植物来源提取的糖蛋白均具有一定的生物活性。本研究的目的即为以后研究糖蛋白类保健食品及药品提供一些理论参考，可以扩展其原料来源。